复旦大学类脑智能研究院发展电刺激伪迹实时处理新方法，为智能闭环神经调控提供关键技术

原创聂英男脑机接口社区

闭环电刺激已经显示出了其在运动障碍疾病调控方面的优势，相对于持续电刺激治疗，闭环电刺激以更小的刺激剂量取得了更好的症状改善和更低的刺激副作用。

但是近10年来，关于闭环电刺激策略的研究仍然更多停留在计算机模拟研究，鲜有研究闭环电刺激策略的动物实验或临床实验研究，在新型闭环电刺激策略由理论向临床转化过程中面临诸多工程技术上的困难，其中一个关键技术问题是在电刺激位点的同步神经信号采集方法，尤其是对于闭环电刺激系统而言，刺激伪迹的去除需要在神经信号采集的同时实时进行，进一步加大了刺激伪迹处理的难度，对闭环策略的研究产生决定性的影响。

图1：闭环 DBS 配置

图:2：基于不规则采样的刺激伪迹去除方法

复旦大学王守岩研究员团队提出了基于不规则采样的电刺激伪迹去除方法。通过阈值法对原始信号中刺激伪迹峰值进行检测，并结合上一个刺激伪迹峰值时刻和刺激脉冲间隔实现未来刺激峰值的预测。

在刺激脉冲影响范围内的采样点被舍弃并使用插值的方法对其进行替换，以此来消除脉冲刺激伪迹。在模拟信号评估中，经该方法处理后的20Hz、60Hz、130Hz、180Hz及变频刺激下信号与真实信号间功率谱（2-150Hz）相对误差分别为2.1%、3.93%、7.22%、7.97%及6.25%。而在体（动物实验、临床实验）中，低频、高频及变频电刺激伪迹均可被此方法明显抑制。

图3：模拟信号伪迹处理效果（a）标准信号（无刺激）。（b）叠加变频刺激的模拟信号。（c）不规则采样去伪迹后信号。（d）标准信号功率谱。（e）模拟信号功率谱。（f）去伪迹后功率谱。

图4：在体实时刺激伪迹处理效果（a）20Hz电刺激。（b）60Hz电刺激。（c）130Hz电刺激。（d）180Hz电刺激

该方法可以有效去除低频、高频及变频电刺激产生的刺激伪迹，还原被刺激伪迹淹没的神经信号。为新型闭环电刺激技术，特别是以多频段神经节律为反馈的变频电刺激策略的发展提供了基础。

审稿人评价：

“I want to offer my hearty congratulations on the authors' extensive efforts on this project, which formthe basis of a truly substantial contribution to the field.”

相关研究成果以"Real-timeremoval of stimulation artifacts in closed-loop deep brain stimulation"为题发表在国际学术期刊《Journal of Neural Engineering》上。复旦大学类脑智能科学与技术研究院博士生聂英男为第一作者，王守岩研究员为通讯作者。

论文详情：

Yingnan Nie et al. Real-timeremoval of stimulation artifacts in closed-loop deep brain stimulation. 2021 Journal of Neural Engineering.2021,

https://doi.org/10.1088/1741-2552/ac3cc5

仅用于学术交流，不用于商业行为，若有侵权及疑问，请后台留言，管理员即时删侵！本文谢绝转载到其他平台，如需转载，请后台留言“转载”，查看转载规范。